DE102010033287A1 - Molded composite fiber component i.e. boot lid inner shell, manufacturing method for motor vehicle, involves allowing matrix material to cure by subjecting material to temperature and pressure, and removing molded fiber composite component - Google Patents

Molded composite fiber component i.e. boot lid inner shell, manufacturing method for motor vehicle, involves allowing matrix material to cure by subjecting material to temperature and pressure, and removing molded fiber composite component Download PDF

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Abstract

The method involves preparing a fiber preform (1) by placing and forming a semi-finished fibrous material (2) e.g. woven or knitted fabric from short, long or continuous fiber, corresponding to the shape of a fiber composite component. A moldable and cross linkable matrix material (3) is applied on the fiber preform. The preform provided with the matrix material is placed in a resin transfer molding tool (4). The matrix material is allowed to cure by subjecting the matrix material to a temperature and pressure in the tool, and a molded fiber composite component is removed from the tool.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines geformten Faserverbundbauteils für ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a method for producing a shaped fiber composite component for a motor vehicle.

Im Zuge der zunehmenden Leichtbauweise im Kraftfahrzeugbau kommen verstärkt Bauteile aus Faserverbundkunststoffen zum Einsatz, die eine hohe Steifigkeit mit geringem Gewicht verbinden. Die in der Luftfahrttechnik üblicherweise verwendeten Materialien und Fertigungsverfahren, in denen vorimprägnierte Faserhalbzeuge eingesetzt werden, kommen im Kraftfahrzeugbau auf Grund der kleineren Dimensionen der dortigen Werkstücke mit größeren Krümmungen und stärkerem Verformungsgrad nur eingeschränkt oder gar nicht in Frage. Hier wird ein mehrstufiger RTM-Prozess (Resin-Transfer Molding) eingesetzt, bei dem zunächst ein Faservorformling herstellt wird, der anschließend in einem geschlossenen Werkzeug in einem Injektionsverfahren mit Harz imprägniert wird. Die Vernetzung des Harzes im Werkzeug findet unter Wärmezufuhr statt, hierbei muss jedoch darauf geachtet werden, dass zuvor das Fasermaterial vollständig imprägniert wurde. Dadurch kommt es zu hohen Zykluszeiten und damit verbunden zu einer relativ geringen Produktivität.In the course of increasing lightweight construction in the automotive industry components made of fiber reinforced plastics are increasingly used, which combine high rigidity with low weight. The commonly used in aeronautical engineering materials and manufacturing processes in which pre-impregnated fiber semi-finished products are used in motor vehicles due to the smaller dimensions of the local workpieces with larger curvatures and greater degree of deformation only limited or not at all. Here, a multi-stage RTM process (Resin Transfer Molding) is used, in which first a fiber preform is produced, which is then impregnated in a closed mold in an injection process with resin. The cross-linking of the resin in the tool takes place under heat, but care must be taken that previously the fiber material was completely impregnated. This leads to high cycle times and thus to a relatively low productivity.

Um die Imprägnierung im Werkzeug zu vermeiden, wird in der DE 10 2007 054 087 A1 ein Verfahren offenbart, bei dem ein Faserverbundbauteil hergestellt wird, indem zunächst das Matrix-Material aus Harz und/oder Matrixfasern auf die Verstärkungsfasern oder Faserbündeln aufgebracht wird. Das so gebildete imprägnierte Fasermaterial wird dazu verwendet, eine Preform zu bilden, aus der durch Aushärten des auf die Fasern aufgebrachten Matrixmaterials das Faserverbundbauteil gebildet wird.In order to avoid the impregnation in the tool, is in the DE 10 2007 054 087 A1 discloses a method in which a fiber composite component is produced by first applying the matrix material of resin and / or matrix fibers to the reinforcing fibers or fiber bundles. The impregnated fiber material thus formed is used to form a preform, from which the fiber composite component is formed by curing the matrix material applied to the fibers.

Aus der US 6,096,669 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Halbzeugs bzw. das Halbzeug selbst bekannt, das zur Verwendung in einem RTM-Prozess geeignet ist, wobei zunächst ein Harzfilmgitter bereitgestellt wird, auf dem unidirektionale Faserreihen abgelegt werden, so dass ein Harz-Faserverband gebildet wird, der dann erhitzt wird, um das Harz auf die Fasern zu schmelzen. Während das Harz noch in Schmelzform vorliegt, wird eine Faservlieslage aufgeklebt. Mit diesem Prozess kann auch ein mehrschichtiges Halbzeug bereitgestellt werden, indem Faservlies und Lagen aus unidirektionalen Faserreihen, die durch das härtbare Harzfoliengitter zusammen gehalten werden, bestehen, übereinander abgelegt werden.From the US 6,096,669 there is known a method of making a semifinished product or semifinished product itself which is suitable for use in an RTM process, wherein first a resin film grid is provided on which unidirectional fiber rows are laid down, so that a resin fiber structure is formed which then is heated to melt the resin on the fibers. While the resin is still in melt form, a nonwoven fabric layer is adhered. With this process, a multi-layer semifinished product can also be provided by depositing fiber fleece and layers of unidirectional fiber rows which are held together by the curable resin film grid.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es wünschenswert, ein Verfahren zur Herstellung eines geformten Faserverbundbauteils zu schaffen, das geringere Zykluszeiten im Werkzeug ermöglicht und somit eine Erhöhung der Produktivität bereitstellt.Based on this prior art, it is desirable to provide a method of manufacturing a molded fiber composite component that allows for reduced cycle times in the tool and thus provides an increase in productivity.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen ausgeführt.This object is achieved by the method having the features of claim 1. Further developments are set forth in the subclaims.

Eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines geformten Faserverbundbauteils für Kraftfahrzeuge umfasst zunächst die Herstellung eines Faservorformlings, indem Fasermaterial entsprechend der Form des herzustellenden Faserverbundbauteils angeordnet und geformt wird. Das formbare und vernetzbare Matrixmaterial wird nun auf den Faservorformling aufgebracht, der danach in einem Werkzeug angeordnet wird. Im geschlossenen, Druck ausübenden Werkzeug wird das Matrixmaterial unter Wärmezufuhr durch Temperaturbeaufschlagung zunächst vernetzen und aushärten Gelassen, woraufhin das geformte Faserverbundbauteil aus dem Werkzeug entnommen werden kann.A first embodiment of the method according to the invention for producing a molded fiber composite component for motor vehicles comprises firstly the production of a fiber preform by arranging and shaping fiber material according to the shape of the fiber composite component to be produced. The moldable and crosslinkable matrix material is then applied to the fiber preform, which is then placed in a tool. In the closed pressure-exerting tool, the matrix material is initially crosslinked and cured by applying heat by applying heat, after which the molded fiber composite component can be removed from the tool.

Durch die Bereitstellung des Matrixmaterials im Faservorformling außerhalb des Werkzeugs werden die Zykluszeiten des Werkzeugs selbst verringert, die Produktivität kann gesteigert werden, insbesondere, da schneller aushärtende Harzsysteme verwendet werden können. Zusätzlich werden Lufteinschlüsse im Faserverbundbauteil vermieden, da das Injizieren des Matrixmaterials im eingeschlossenen Werkzeug entfällt weil der Faservorformling bereits mit dem Matrixmaterial imprägniert ist.By providing the matrix material in the fiber preform outside of the tool, the cycle times of the tool itself are reduced, and productivity can be increased, particularly as faster curing resin systems can be used. In addition, air pockets in the fiber composite component are avoided since the injection of the matrix material in the enclosed tool is eliminated because the fiber preform is already impregnated with the matrix material.

Bei dem Fasermaterial kann es sich um ein flächiges Faserhalbzeug handeln, das Bänder, Matten, Vliese, Gewebe, Gelege oder Gestricke jeweils entsprechend aus Kurz-, Lang- oder Endlosfasern umfasst, wobei Anordnen des Fasermaterials in diesem Fall bedeutet, dass wenigstens eine Lage des flächigen Faserhalbzeugs kraftflussgerecht und spannungsoptimiert abgelegt wird. Werden als Fasermaterial Endlos- oder Langfasern, Faserbündel oder Faserstränge verwendet, so kann das Ablegen auch das Vernähen oder Sticken der Fasern, Faserbündel oder Faserstränge miteinander umfassen, aber auch mit einer Trägerstruktur, auf der das Fasermaterial angeordnet wird. Die Trägerstruktur bildet dabei die Form des Faserverbundbauteils ab.The fibrous material may be a sheet-like semi-finished fiber product which comprises bands, mats, nonwovens, woven fabrics, scrims or knitted fabrics corresponding respectively to short, long or continuous fibers, wherein arranging the fiber material in this case means that at least one layer of the sheet-like semi-finished fiber is stored power flow and voltage optimized. If endless or long fibers, fiber bundles or fiber strands are used as the fiber material, then the depositing can also include the sewing or embroidering of the fibers, fiber bundles or fiber strands with one another, but also with a carrier structure on which the fiber material is arranged. The support structure forms the shape of the fiber composite component.

Als Fasermaterial kann zwischen Glasfasern, Karbon-, Aramid-, Keramik-, Metall- und Naturfasern oder einer Kombination davon gewählt werden. Denkbar ist auch die Verwendung von Hybridfasern oder Hybridgeweben, die neben einem Verstärkungsfaseranteil eine Kunststoffkomponente etwa aus einem Thermoplast oder auch aus Matrixmaterial umfassen.As the fiber material can be selected between glass fibers, carbon, aramid, ceramic, metal and natural fibers or a combination thereof. Also conceivable is the use of hybrid fibers or hybrid fabrics which, in addition to a reinforcing fiber content, comprise a plastic component, for example, of a thermoplastic or also of matrix material.

Verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens beziehen sich auf das Aufbringen des Matrixmaterials auf den Faservorformling.Various embodiments of the method according to the invention relate to the application of the matrix material to the fiber preform.

In einer Ausführungsform wird ein pulverförmiges Matrixmaterial auf dem Faservorformling verteilt, der daraufhin durch ein elektrostatisches Wechselfeld transportiert wird, so dass das pulverförmige Matrixmaterial den Faservorformling vollständig durchdringt. In one embodiment, a powdery matrix material is distributed on the fiber preform, which is then transported through an electrostatic alternating field, so that the powdery matrix material completely penetrates the fiber preform.

Alternativ dazu kann der Faservorformling in ein Matrixmaterialbad, sei es eine Schmelze oder eine Lösung, eingetaucht werden. Hierbei kann der Faservorformling dem Matrixmaterialbad auch in einer Vakuumkammer zugeführt werden, wobei eine besonders gute Durchdringung mit Matrixmaterial erreicht und darüber hinaus die Bildung von Lufteinschlüssen innerhalb des imprägnierten Faservorformlings vermieden wird. Alternativ zu diesen beiden Ausführungsformen oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, eine oder mehrere Lagen aus faserförmigem Matrixmaterial auf dem Faservorformling anzuordnen.Alternatively, the fiber preform may be dipped in a matrix material bath, whether a melt or a solution. In this case, the fiber preform can also be supplied to the matrix material bath in a vacuum chamber, wherein a particularly good penetration of matrix material is achieved and, moreover, the formation of air inclusions within the impregnated fiber preform is avoided. As an alternative to these two embodiments or in addition, provision may also be made for arranging one or more layers of fibrous matrix material on the fiber preform.

Bei dem Matrixmaterial kann es sich um einen duroplastischen und/oder elastomeren Kunststoff wie etwa um Polyester oder Polyurethane, Epoxide, Phenole, Vinylester und Mischungen davon handeln.The matrix material may be a thermosetting and / or elastomeric plastic such as polyester or polyurethanes, epoxies, phenols, vinyl esters and mixtures thereof.

Schließlich kann vorgesehen sein, dass nach dem Einlegen des imprägnierten Faservorformlings in das Werkzeug und noch vor dem aushärten Lassen in das geschlossene Werkzeug zusätzliches Matrixmaterial eingespritzt wird.Finally, provision can be made for additional matrix material to be injected after the impregnated fiber preform has been placed in the tool and before it has been allowed to harden in the closed mold.

Diese und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren dargelegt.These and other advantages are set forth by the following description with reference to the accompanying figures.

Der Bezug auf die Figuren in der Beschreibung dient der Unterstützung der Beschreibung und dem erleichterten Verständnis des Gegenstands. Gegenstände oder Teile von Gegenständen, die im Wesentlichen gleich oder ähnlich sind, können mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die Figuren sind lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.The reference to the figures in the description is to aid in the description and understanding of the subject matter. Articles or parts of objects which are substantially the same or similar may be given the same reference numerals. The figures are merely a schematic representation of an embodiment of the invention.

Dabei zeigen:Showing:

1 schematisch Verfahrensschritte einer erfindungsgemäßen Ausführungsform des Verfahrens, 1 schematically method steps of an embodiment of the method according to the invention,

2 schematisch einen Verfahrensschritt des Aufbringens des Matrixmaterials auf den Faservorformling. 2 schematically a method step of applying the matrix material to the fiber preform.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren für ein geformtes Faserverbundbauteil für ein Kraftfahrzeug, das sich insbesondere für Innenverkleidungsbauteile, wie etwa einer Heckdeckelinnenschale eignet.The invention relates to a manufacturing method for a molded fiber composite component for a motor vehicle, which is particularly suitable for interior trim components, such as a trunk lid inner shell.

Solche Bauteile werden bislang in einem mehrstufigen RTM-Prozess durch Imprägnieren eines vorgefertigten Faservorformlings durch einen Injektionsschritt mit Harz in einem geschlossenen Werkzeug hergestellt, wobei darauf geachtet werden muss, dass das Fasermaterial vollständig durchdrungen wird, bevor die durch Vernetzung des Harzes erforderliche Wärmezufuhr stattfindet. Das Abkühlen und Aufheizen des Werkzeugs bedingt hohe Zykluszeiten und damit eine geringe Produktivität.Such components have hitherto been produced in a multi-stage RTM process by impregnating a preformed fiber preform by a resin injection step in a closed mold, taking care to completely penetrate the fiber material before the heat input required by cross-linking of the resin takes place. The cooling and heating of the tool requires high cycle times and thus low productivity.

Um den Herstellungsprozess für ein solches Bauteil zu beschleunigen offenbart die Erfindung ein Verfahren, das vorsieht, dass das Harz vorab, bevor der Faservorformling in das Aushärtwerkzeug eingebracht wird, auf den Faservorformling appliziert wird, und diesen durchdringt.In order to speed up the manufacturing process for such a component, the invention discloses a method which provides that the resin is previously applied to and penetrates the fiber preform before the fiber preform is introduced into the curing tool.

In 1 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, in der zunächst ein flächiges Faserhalbzeug 2 zweilagig auf einer Trägerstruktur 5 kraftflussgerecht und spannungsoptimiert abgelegt wird, die abgelegten Fasern werden dann, siehe den zweiten Schritt, vorgeformt, um den Vorformling 1 zu bilden.In 1 an embodiment of the method according to the invention is shown in the first a flat semi-finished fiber 2 two-ply on a support structure 5 the filed fibers are then preformed to the preform, see the second step 1 to build.

Bei dem Faserhalbzeug kann es sich um Bänder, Matten, Vliese, Gelege, Gewebe und Gestricke handeln, die je nachdem aus Kurz-, Lang- oder Endlosfasern erzeugt wurden; dies ist figurativ nicht ersichtlich.The semifinished fiber products may be tapes, mats, nonwovens, scrims, fabrics and knitted fabrics, which have been produced from short, long or continuous fibers as appropriate; this is not visible figuratively.

Das abgelegte Fasermaterial kann gegebenenfalls auch fixiert werden, etwa durch einen Näh- oder Klebevorgang. Zur Fixierung des Fasermaterials kann auch ein Binder verwendet werde, als Binder eignen sich Polyvinylalkohol, oder eine wässrige Dispersion eines Epoxidharzes, eines Vinylesterharzes, eines ungesättigten Polyesterharzes, eines Polycyanatesterharzes, Benzocyclobutenharzes, Polyimids, Bismaleimids oder Mischungen davon.Optionally, the deposited fiber material can also be fixed, for example by a sewing or gluing process. A binder may also be used to fix the fibrous material; suitable binders are polyvinyl alcohol or an aqueous dispersion of an epoxy resin, a vinyl ester resin, an unsaturated polyester resin, a polycyanate ester resin, benzocyclobutene resin, polyimide, bismaleimide or mixtures thereof.

Außer der Verwendung von flächigem Fasermaterial ist auch denkbar, Endlos- oder Langfasern, Faserbündel oder Stränge direkt der Form des Faserverbundbauteils entsprechend abzulegen, indem eine Formgebung durch Nähen oder Sticken erfolgt.In addition to the use of sheet-like fiber material is also conceivable endless filaments or long fibers, fiber bundles or strands to store the shape of the fiber composite component accordingly by shaping by sewing or embroidery takes place.

Vorliegend wurde das Bereitstellen des Faservorformlings 1 mit Hilfe einer Trägerstruktur 5 dargelegt, diese ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Gegebenenfalls werden entsprechende Faserlagenschichtungen im entsprechenden Zuschnitt als Faservorformling eingesetzt, der dann mit Matrixmaterial getränkt und nachfolgend im Formwerkzeug, gegebenenfalls nach Injektion weiteren Matrixmaterials, aushärten gelassen wird. Bei der Trägerstruktur kann es sich auch um eine geformte Kunststofflage handeln, die etwa aus Matrixmaterial oder einem weiteren Kunststoffmaterial, wie einem Thermoplasten bestehen kann, das bei Wärmezufuhr schmilzt und die Fasern ebenfalls durchdringt.The present has been to provide the fiber preform 1 with the help of a support structure 5 However, this is not absolutely necessary. Optionally, corresponding fiber layer layers are used in the appropriate blank as a fiber preform, which is then impregnated with matrix material and subsequently allowed to cure in the mold, optionally after injection of further matrix material. In the support structure can it may also be a molded plastic sheet, which may be made of, for example, matrix material or another plastic material, such as a thermoplastic, which melts upon heat input and also penetrates the fibers.

Der Vorformling 1 wird mit dem Matrixmaterial 3 imprägniert, indem er, wie in 1 dargestellt, in ein Tauchbad 3' eingetaucht wird, in dem das Matrixmaterial 3 in flüssiger Form vorliegt, sei es als Schmelze oder in Lösung. Vor der Überführung in das Werkzeug 4 kann der imprägnierte Vorformling 1 getrocknet werden. So kann sich etwa um ein Matrixmaterial handeln, das vor dem Aushärten in einer ersten Stufe geliert. Alternativ kann der nass imprägnierte Vorformling 1 in das RTM-Formwerkzeug 4 überführt werden, in dem durch Druckausübung und unter Beaufschlagung mit einer für das gewählte Matrixmaterial erforderlichen Temperatur nach Injektion von weiterem Matrixmaterial 3'' die Vernetzung und Aushärtung des Matrixmaterials erfolgt, wodurch das geformte Faserverbundbauteil 10 geschaffen wird. Durch die Vorimprägnierung des Vorformlings, durch die die in dem RTM-Werkzeug injizierte Harzmenge minimiert werden kann, verringern sich die Zykluszeiten und erhöht sich die Produktivität, da aufgrund der schneller erreichten vollständigen Imprägnierung im Werkzeug insbesondere auch schneller aushärtendere Harzsysteme verwendet werden können.The preform 1 becomes with the matrix material 3 impregnated by, as in 1 shown in a dip 3 ' immersed, in which the matrix material 3 is in liquid form, whether as a melt or in solution. Before transfer to the tool 4 can the impregnated preform 1 be dried. For example, it may be a matrix material that gels in a first stage before curing. Alternatively, the wet-impregnated preform 1 into the RTM mold 4 in which, by applying pressure and subjecting to a temperature required for the selected matrix material after injection of further matrix material 3 '' the crosslinking and curing of the matrix material, whereby the molded fiber composite component 10 is created. Preimpregnating the preform, which minimizes the amount of resin injected into the RTM mold, reduces cycle times and increases productivity, as more rapidly cured resin systems can be used, in particular, due to faster full impregnation of the tool.

Um eine besonders gute Durchdringung des Fasermaterials mit dem Matrixmaterial zu erhalten, kann vor dem Eindringen des Faservorformlings 1 in das Tauchbad 3' vorgesehen sein, den Faservorformling durch eine Vakuumkammer zu führen, aus der er dem Matrixmaterialbad zugeführt wird.In order to obtain a particularly good penetration of the fiber material with the matrix material, before the penetration of the fiber preform 1 in the dipping bath 3 ' be provided to guide the fiber preform through a vacuum chamber, from which it is supplied to the matrix material bath.

Ein alternativer Verfahrensschritt zur Aufbringung des Matrixmaterials ist in 2 dargestellt. Das Matrixmaterial 3 liegt hier in pulverförmiger Form vor und wird auf dem Faservorformling 1 verteilt. Das Transportieren des Faservorformlings 1, auf dem das pulverförmige Matrixmaterial verteilt ist, durch ein elektrostatisches Wechselfeld 9, das durch zwei Elektroden 7 erzeugt wird, die durch zwei dielektrische Schichten 8 geschützt werden, bewirkt die Durchdringung des Vorformlings mit dem pulverförmigen Matrixmaterial. Dieser Prozess ist als Fibroline-Prozess bekannt. Der Hochspannungsgenerator 6 erzeugt eine Spannung zwischen beispielsweise 10 bis 50 kW.An alternative method step for applying the matrix material is in 2 shown. The matrix material 3 is here in powdered form and is on the fiber preform 1 distributed. Transporting the fiber preform 1 , on which the powdery matrix material is distributed, by an electrostatic alternating field 9 through two electrodes 7 is generated by two dielectric layers 8th be protected causes the penetration of the preform with the powdery matrix material. This process is known as the fibroline process. The high voltage generator 6 generates a voltage between, for example, 10 to 50 kW.

Das Aufbringen von Matrixmaterial auf den Faservorformling kann – figurativ nicht gezeigt – das Anordnen einer oder mehrerer Lagen aus faserförmigem Matrixmaterial auf dem Faservorformling alternativ oder zusätzlich, wie etwa im Falle einer Ausführungsform der Trägerstruktur, umfassen. Faserförmiges Matrixmaterial kann auch innerhalb des Fasermaterials in Form von Hybridgeweben oder Hybridgarnen vorliegen. Ein polymerisch aushärtbarer Anteil des Faservorformlings oder des Hybridgewebes oder der Hybridgarne kann beispielsweise durch Wärmebeaufschlagung zwischen etwa 60 bis 120°C unter Druckausübung aufgeschmolzen werden, um das Fasermaterial zu durchdringen.The application of matrix material to the fiber preform may, alternatively not shown, alternatively or additionally comprise placing one or more layers of fibrous matrix material on the fiber preform, such as in one embodiment of the support structure. Fibrous matrix material may also be present within the fibrous material in the form of hybrid weaves or hybrid yarns. For example, a polymer curable portion of the fiber preform or the hybrid fabric or hybrid yarns may be melted by heat application between about 60 to 120 ° C under pressure to penetrate the fibrous material.

Das Matrixmaterial kann ein duroplastischer oder elastomerer Kunststoff sein, der aus der Gruppe, die Polyester, Polyurethane, Epoxide, Phenole, Vinylester, Polyamide, Polycyanatester, Benzocyclobuten und Mischungen davon umfasst, ausgewählt sein kann. So können auch Polymerblends wie Vinylester-Polyurethan-Blend verwendet werden. Handelt es sich um ein Feststoffharz, das in Lösung auf den Faservorformling aufgebracht wurde, so kann dieser nach dem Tauchbad zu einem gelartigen oder festen Überzug trocknen gelassen werden. Der Gewichtsanteil des Matrixmaterials, das durch die Vorimprägnierung in dem Vorformling enthalten ist, kann in einem Bereich von etwa 2 bis etwa 30 Prozent liegen.The matrix material may be a thermosetting or elastomeric plastic selected from the group comprising polyesters, polyurethanes, epoxies, phenols, vinyl esters, polyamides, polycyanate esters, benzocyclobutene and mixtures thereof. Thus, polymer blends such as vinyl ester polyurethane blend can be used. If it is a solid resin which has been applied in solution to the fiber preform, it can be allowed to dry after the immersion bath to a gel-like or solid coating. The weight fraction of the matrix material contained by the pre-impregnation in the preform may range from about 2 to about 30 percent.

Da der Vorformling somit bereits imprägniert wird, wenn er in das Formwerkzeug zur Aushärtung bzw. zum Aufschmelzen und zur Aushärtung des Matrixmaterials eingelegt wird, kann dort gegebenenfalls auf die Injektion von Matrixmaterialverzichtet werden. Allerdings wird vorzugsweise ein Einspritzen eines Restanteils des Matrixmaterials in das geschlossene RTM-Werkzeug erfolgen, bevor das gesamte Matrixmaterial aushärten gelassen wird. Diese Vorgehensweise erhöht die Produktivität durch Einsatz schnellerer Harzsysteme und verringert die Zykluszeiten des RTM-Prozesses. Zudem werden Lufteinschlüssen im fertigen Faserverbundbauteil vermieden.Since the preform is thus already impregnated when it is placed in the mold for curing or for melting and for curing of the matrix material, where appropriate, can be dispensed with the injection of matrix material there. However, preferably, a residual amount of the matrix material will be injected into the closed RTM tool before the entire matrix material is allowed to harden. This approach increases productivity by using faster resin systems and reduces cycle times of the RTM process. In addition, air pockets in the finished fiber composite component are avoided.

Als Verstärkungsfasern können Fasern aus Glas, Carbon, Aramid, Keramik und/oder Metallfasern eingesetzt werden, denkbar sind aber auch Naturfasern und Hybridfasern sowie Kombinationen davon. Gegebenenfalls kann das Fasermaterial auch einen Kunststofffaseranteil aufweisen, wie etwa Thermoplastfasern, die durch Wärmebeaufschlagung aufgeschmolzen werden und die Verstärkungsfasern durchdringen.As reinforcing fibers, fibers of glass, carbon, aramid, ceramic and / or metal fibers can be used, but also natural fibers and hybrid fibers as well as combinations thereof are conceivable. Optionally, the fibrous material may also include a portion of plastic fiber, such as thermoplastic fibers, which are melted by heat application and penetrate the reinforcing fibers.

Ferner sind als Verstärkungsfasern hochmodulige Polyethylenfasern denkbar. Neben der Verwendung von flächigen Faserhalbzeugen als Fasermaterial ist auch denkbar, Endlosbeziehungsweise Langfasern, Faserbündeln oder Fasersträngen durch Ablegen, Nähen oder Sticken zur Bildung des Faservorformlings anzuordnen.Furthermore, high-modulus polyethylene fibers are conceivable as reinforcing fibers. In addition to the use of flat semi-finished fiber products as fiber material is also conceivable Endlosbeziehungsweise long fibers, fiber bundles or fiber strands by dropping, sewing or embroidering to form the fiber preform to order.

Ein so geschaffenes Faserverbundbauteil eignet sich insbesondere als leichtes Innenverkleidungsbauteil für ein Fahrzeug und weist gute Festigkeitswerte auf.A fiber composite component thus created is particularly suitable as a lightweight interior trim component for a vehicle and has good strength values.

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  • US 6096669 [0004] US 6096669 [0004]

Claims (8)

Verfahren zur Herstellung eines geformten Faserverbundbauteils für ein Kraftfahrzeug, umfassend die Schritte: a) Herstellen eines Faservorformlings (1) durch Anordnen und Formen von Fasermaterial (2) entsprechend der Form des Faserverbundbauteils; b) Aufbringen von formbarem und vernetzbarem Matrixmaterial (3) auf den Faservorformling (1); c) Anordnen des mit dem Matrixmaterial (3) versehenen Faservorformlings (1) in einem Werkzeug (4), d) aushärten Lassen des Matrixmaterials (3) unter Temperaturbeaufschlagung und Druckausübung in dem Werkzeug (4) und Entnehmen des geformten Faserverbundbauteils.Method for producing a molded fiber composite component for a motor vehicle, comprising the steps of: a) producing a fiber preform ( 1 ) by arranging and shaping fiber material ( 2 ) according to the shape of the fiber composite component; b) Application of Formable and Crosslinkable Matrix Material ( 3 ) on the fiber preform ( 1 ); c) arranging the with the matrix material ( 3 ) provided fiber preform ( 1 ) in a tool ( 4 ), d) curing the matrix material ( 3 ) under temperature and pressure in the tool ( 4 ) and removing the molded fiber composite component. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaterial in Form eines flächigen Faserhalbzeugs (2), umfassend Bänder, Matten, Vliese, Gelege, Gewebe, Gestricke aus Kurz-, Lang- oder Endlosfasern, vorliegt, und das Anordnen des Fasermaterials in Schritt a) ein kraftflussgerechtes und spannungsoptimiertes Ablegen zumindest einer Lage des flächigen Faserhalbzeugs ist.A method according to claim 1, characterized in that the fiber material in the form of a flat semi-finished fiber product ( 2 ), comprising tapes, mats, nonwovens, scrims, fabrics, knits of short, long or continuous fibers, is present, and arranging the fiber material in step a) is a power flow and voltage optimized deposition of at least one layer of the sheet semifinished fiber. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaterial in Form von Endlos- oder Langfasern, Faserbündeln oder Fasersträngen vorliegt, und das Anordnen des Fasermaterials in Schritt a) ein kraftflussgerechtes und spannungsoptimiertes Ablegen, Nähen, Sticken umfasst.A method according to claim 1, characterized in that the fibrous material is in the form of continuous or long fibers, fiber bundles or fiber strands, and the arranging of the fiber material in step a) comprises a power flow and voltage optimized deposition, sewing, embroidering. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Herstellen des Faservorformlings das Bereitstellen einer Trägerstruktur (5) vor dem Anordnen des Fasermaterials umfasst.Method according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the production of the fiber preform comprises the provision of a support structure ( 5 ) before arranging the fiber material. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaterial ein Fasermaterial ist, das aus der Gruppe umfassend Glas-, Carbon-, Aramid-, Keramik-, Metallfasern, Naturfasern und Kombinationen davon, sowie Hybridfasern gewählt ist.Method according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the fiber material is a fiber material selected from the group consisting of glass, carbon, aramid, ceramic, metal fibers, natural fibers and combinations thereof, as well as hybrid fibers. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen von Matrixmaterial in Schritt b) – Verteilen eines pulverförmigen Matrixmaterials (3) auf dem Faservorformling und Transportieren durch ein elektrostatisches Wechselfeld (9), oder – Eintauchen des Faservorformlings (1) in ein Matrixmaterialbad (3'), wobei der Faservorformling dem Matrixmaterialbad (3') direkt oder durch eine Vakuumkammer zugeführt wird, und/oder – Anordnen einer Lage aus faserförmigem Matrixmaterial auf dem Faservorformling umfasst.Method according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the application of matrix material in step b) - distributing a powdery matrix material ( 3 ) on the fiber preform and transported by an electrostatic alternating field ( 9 ), or - immersing the fiber preform ( 1 ) into a matrix material bath ( 3 ' ), wherein the fiber preform the matrix material bath ( 3 ' ) is supplied directly or through a vacuum chamber, and / or - arranging a layer of fibrous matrix material on the fiber preform comprises. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixmaterial ein duroplastischer und/oder elastomerer Kunststoff, insbesondere aus der Gruppe umfassend Polyester, Polyurethane, Epoxide, Phenole, Vinylester und Mischungen davon gewählt ist.Method according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the matrix material is a thermosetting and / or elastomeric plastic, in particular selected from the group comprising polyesters, polyurethanes, epoxides, phenols, vinyl esters and mixtures thereof. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Schritten c) und d) Einspritzen von zusätzlichem Matrixmaterial (3'') erfolgt.Method according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that between steps c) and d) injection of additional matrix material ( 3 '' ) he follows.
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